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XXXX 學 院
畢業(yè)設(shè)計說明書(論文)
作 者：
學 號：
學院（系、部）：
專 業(yè)：
題 目： 小型鋼蓋帽進模設(shè)計
指導(dǎo)者：
評閱者：
2012 6 月 XX
摘 要
本文分析了電腦后板的工藝特點，其中包括利用CAD軟件進行工件展開圖的尺寸計算、工件的工藝分析、沖裁力的計算、模具設(shè)計的難點，確定了級進模的排樣方案和模具總體結(jié)構(gòu)。該級進模有沖裁、空位、拉伸等9工位。詳細介紹了凸模、凹模、固定板、卸料裝置等零部件的設(shè)計和制造，以及壓力機的選擇。同時闡述了模具的工作過程、各成形動作的協(xié)調(diào)性、以及凸模和凹模鑲塊的裝配間隙
關(guān)鍵詞 級進模 工藝分析 模具設(shè)計 沖裁 拉伸
Abstract
The structural characteristic of a filter mask was analyzed , and the forming technology program of the filter mask was determined. The design of layout in single-row and with few scraps was stated in detail and the total structure and characteristic of multi-position progressive die for filter mask were introduced. The strip materials were precisely oriented by side edge and pilot pin. A rapid and efficient blanking effect was achieved and the quality requirements were met.
keywords : multi-position progressive die ;layout; die structure; technical analysis
第II頁
目錄
前言 1
緒論 ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥ 2
第一章 工藝設(shè)計 5
1.1 零件介紹 5
1.2 零件工藝性分析 5
1.3 工藝方案的確定 6
第二章 排樣設(shè)計 7
2.1 毛坯排樣設(shè)計 7
2.2 沖切刃口外形設(shè)計 9
2.3 工序排樣 10
第三章 工藝計算 12
3.1 沖壓工藝力的計算 12
3.1.1沖裁力計算 12
3.1.2拉伸力的計算 12
3.1.3卸料、頂件力的計算 13
第四章 模具總體概要設(shè)計 15
4.1 模具概要設(shè)計 15
4.2 模具零件結(jié)構(gòu)形式確定 15
4.2.1 定位機構(gòu) 16
4.2.2 卸料機構(gòu) 17
4.2.3 導(dǎo)向機構(gòu) 17
第五章 模具詳細設(shè)計 18
5.1 工作零件 18
5.1.1 沖裁凸模 18
5.1.2 拉深模工作部分的尺寸計算 25
5.1.3 拉深凸、凹模 31
5.2 定位零件 31
5.2.1 導(dǎo)向零件 31
5.2.2 擋料零件 31
5.3 頂件零件 32
5.3.1 卸料零件 32
5.4 輔助裝置 32
第六章 級進模壓力機的選用 34
6.1 壓力機選擇 34
第七章 安裝與配合 36
7.1凸、凹模的安裝 37
7.2 卸料裝置 37
7.3裝配采用H7/m6的部分 37
結(jié) 論 38
參考文獻 39
致謝 40
第32頁
XXXX學院畢業(yè)設(shè)計說明書（論文）
前言
標志沖模技術(shù)先進水平的多工位級進模，是我國重點發(fā)展的精密模具品種與普通沖模相比，具有如下特點：
（1） 在一副模具中，可以完成包括沖裁，拉伸，拉深和成形等多道沖壓工序；減少了使用多副模具的周轉(zhuǎn)和重復(fù)定位過程，顯著提高了勞動生產(chǎn)率和設(shè)備利用率。
（2） 由于在級進模中工序可以分散在不同的工位上，故不存在復(fù)合模的“最小壁厚”問題，設(shè)計時還可根據(jù)模具強度和模具的裝配需要留出空工位，從而保證模具的強度和裝配空間。
（3） 多工位級進模通常具有高精度的內(nèi)、外導(dǎo)向（除模架導(dǎo)向精度要求高外，還必須對細小凸模實施內(nèi)導(dǎo)向保護）和準確的定距系統(tǒng)，以保證產(chǎn)品零件的加工精度和模具壽命。
（4） 多工位級進模常采用高速沖床生產(chǎn)沖壓件，模具采用了自動送料、自動出件、安全檢測等自動化裝置，操作安全，具有較高的生產(chǎn)效率。目前，世界上最先進的多工位級進模工位數(shù)多達50多個，沖壓速度達1000次／分以上。
（5） 多工位級進模結(jié)構(gòu)復(fù)雜，鑲塊較多，模具制造精度要求很高，給模具的制造、調(diào)試及維修帶來一定的難度。同時要求模具零件具有互換性，在模具零件磨損或損壞后要求更換迅速，方便，可靠。所以模具工作零件選材必須好（常采用高強度的高合金工具鋼、高速鋼或硬質(zhì)合金等材料），必須應(yīng)用慢走絲線切割加工、成型磨削、坐標鏜、坐標磨等先進加工方法制造模具。
（6） 多工位級進模主要用于沖制厚度較薄（一般不超過2mm)、產(chǎn)量大，形狀復(fù)雜、精度要求較高的中、小型零件。用這種模具沖制的零件，精度可達IT10級。
由上可知，多工位級進模的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，模具設(shè)計和制造技術(shù)要求較高，同時對沖壓設(shè)備、原材料也有相應(yīng)的要求，模具的成本高。因此，在模具設(shè)計前必須對工件進行全面分析，然后合理確定該工件的沖壓成形工藝方案，正確設(shè)計模具結(jié)構(gòu)和模具零件的加工工藝規(guī)程，以獲得最佳的技術(shù)經(jīng)濟效益。顯然，采用多工位級進模進行沖壓成形與采用普通沖模進行沖壓成形在沖壓成形工藝、模具結(jié)構(gòu)設(shè)計及模具加工等方面存在許多不同，但由于使用級進模時生產(chǎn)效率高，壓力機占有數(shù)少，需要的操作工人數(shù)和車間面積少，減少了半成品的儲存和運輸，因而產(chǎn)品零件的綜合生產(chǎn)成本并不高。級進模設(shè)計和制造難度大，對經(jīng)驗依賴性強。級進模按訂單生產(chǎn)，而不是按計劃生產(chǎn)，訂貨受市場影響大。交貨期要求短，一般一副模具只設(shè)計制造一次，屬單件生產(chǎn)，模具制造中的固定費用高。所以用級進模生產(chǎn)該零件是正確的。
畢業(yè)設(shè)計是按檢閱資料、學習、消化、吸收、創(chuàng)新的思路進行的。本論文是關(guān)于介紹我在畢業(yè)設(shè)計中做的一副小型鋼蓋帽的級進模的全部設(shè)計資料，文中包含了較詳細的工藝分析、模具結(jié)構(gòu)設(shè)計及沖壓機床的選擇。整個設(shè)計是在老師的輔導(dǎo)下以及和同學的相互探討下完成，通過這次畢業(yè)設(shè)計的鍛煉，我增加了專業(yè)知識，豐富了視野，提高了自主創(chuàng)新的能力。但是，我畢竟是初次接觸級進模具如此具體的設(shè)計，再加上知識經(jīng)驗的局限現(xiàn)性，設(shè)計內(nèi)容可能會有一些漏洞和錯誤，學生的所有不足之處，殷切希望各位尊敬的老師及所有的評委能給予指正和指導(dǎo)，謝謝各位老師。
緒 論
沖模按其功能和模具結(jié)構(gòu)，有單工序模、復(fù)合模和級進模之別。它們都是借助壓力機，將被沖的材料放入凸凹模之間，在壓力機的作用下使材料產(chǎn)生變形或者分離，完成沖壓工序作用。
單工序模，指在壓力機的一次行程中，完成一道沖壓工序的模具。
復(fù)合模，指模具只有一個工位，并在壓力機的一次行程中，完成兩個或兩個以上
沖壓工序的沖模
級進模，又稱跳步模、連續(xù)模和多工位級進模。指模具上沿被沖原材料的直線送進方向，具有至少兩個或兩個以上工位，并在壓力機的一次行程中，在不同的工位上完成兩個或兩個以上沖壓工序的模具。
多工位級進模的應(yīng)用，反映在模具結(jié)構(gòu)設(shè)計方面，它代表了對板料沖壓工藝和變形規(guī)律的全面認識，以及對該方面實踐經(jīng)驗的綜合應(yīng)用水平高低。反映在模具制造方面，集中體現(xiàn)了當代最先進的精密模具加工技術(shù)的發(fā)展與實踐。
因此，多工位級進模的廣泛應(yīng)用，展示了現(xiàn)代沖壓水平的標志。
就其沖壓而言，多工位級進模和其它沖模相比，其主要特點如下：
(1)所用的材料主要是黑色或有色金屬，材料的形狀多為具有一定寬度的長條料，帶料或卷料。因為它是在連續(xù)的幾乎不間斷的情況下進行沖壓工作，所以要求使用的條料應(yīng)越長越好，對于薄料長達幾百米以上，中間不允許有接頭，料厚為0.1~6mm，多數(shù)使用0.15~1.5mm的材料，而且有色金屬居多。料寬的尺寸要求必須一致，應(yīng)在規(guī)定的公差范圍內(nèi)，且不能有明顯的毛刺，不允許有扭曲，波浪和銹斑等影響送料和沖壓精度方面的缺陷存在。
(2)所用的壓力機剛性要足夠，精度好，而且滑塊要能長期承受較大的側(cè)向力。一旦發(fā)生故障，壓力機有急停功能。
壓力機的行程相對較?。ㄒ驔_壓過程中模具的導(dǎo)柱導(dǎo)套一般不能脫開），最適宜使用可調(diào)行程的壓力機，在模具工位數(shù)較小，沖壓力較小和沖壓次數(shù)較低的情況下，開式壓力機用得較多；而在模距工位數(shù)較多，沖壓力較大和沖壓次數(shù)較高的情況下，使用閉式壓力機比較合適。
(3)送料方式按“步距”間歇或直線連續(xù)送給。不同的級進?！安骄唷钡拇笮∈遣幌嗟鹊?，具體數(shù)值在設(shè)計排樣時確定，但送料過程中“步距”精度必須嚴格控制才能保證沖件的精度與質(zhì)量。
(4)沖壓的全過程在未完成成品件前的毛胚件始終離不開條料和載體，在級進模中，所有工位上的沖裁，那些被沖掉下來的部分都是無用的工藝或者費料，而留下的部分被送到模具的下一工位上繼續(xù)被沖壓，完成后面的工序。各工位上的沖壓工序雖獨立進行，但制件始終與條料連在一起，知道最后那個工位需要落料時，合格制件才被分離條料沖落下來。
(5)適合大批量中小型產(chǎn)品零件的生產(chǎn)，沖壓精度高，尺寸一致性好，沖件均具有很好的互換性。
(6)生產(chǎn)效率高。由于排樣采用多排，一次沖壓可以出多件。采用高速沖壓，每分鐘沖次比普通沖壓高出十幾倍，生產(chǎn)效率高。
(7)在一副模具的不同工位上，可以完成多種性質(zhì)的沖壓工序。多工位級進模是集各種沖壓為一體，功能最多的高效模具，它只需一臺壓力機，而單工序模需用多副模具，多臺壓力機完成同類的加工。
(8)模具綜合技術(shù)含量高，模具結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，加工精度和制造技術(shù)要求高。沒有較先進的精加工社別和熟練而有經(jīng)驗的模具鉗工，加工，裝配，調(diào)試和維修均難于獲得完滿效果。
(9)可以實現(xiàn)自動化生產(chǎn)。當模具調(diào)整好后，可以不用人在設(shè)備旁長期守著，一旦沖壓過程異常，由于模具上裝有安全保護裝置，設(shè)備會自動停機，故能實現(xiàn)沖壓自動生產(chǎn)。
(10)模具制造周期較長，成本高。多工位級進模隨著工位數(shù)的增加，相應(yīng)要加工的模具零件數(shù)也多了，其中工件零件除采用常規(guī)方法加工外，精加工都要采用高精度的精密設(shè)備，不僅加工周期長，而且工時費比普通加工高許多，所以成本比普通沖模高。
(11)工作零件采用超硬材料制造，模具壽命長。由于多工位級進?？梢詫?fù)雜的內(nèi)外型分解成由若干個工位沖成，每個工位的沖壓復(fù)雜性相對比較簡單。工作零件采用硬質(zhì)合金或鋼結(jié)硬質(zhì)合金，不但制造比較容易，也便于維修更換，使模具的使用壽命大大延長，壽命最長的達億次以上。
第一章 工藝設(shè)計
1.1 零件介紹
本次畢業(yè)設(shè)計的產(chǎn)品見圖1.1所示，材料為厚0.35mm的08鋼。該零件屬于沖裁拉伸藝與模具的要求更高。
圖1.1工件二維圖
1.2 零件工藝性分析
沖壓件的工藝性是指沖壓件對沖壓加工的適應(yīng)性，即是否能用最簡單的模具結(jié)構(gòu)、最少的工序、最低的成本加工出符合要求的工件。著重從產(chǎn)品的幾何形狀、尺寸大小、精度高低、原材料性能等多個方面進行考慮。
(1)沖壓材料：該沖壓件的材料08鋼， 08鋼為優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼，具有較好的可沖壓性能。
(2)零件結(jié)構(gòu)：該沖壓件結(jié)構(gòu)簡單，比較適合沖裁。
(3)尺寸精度：零件圖上所有未注公差的尺寸屬于自由尺寸，可按IT14級確定工件尺寸的公差。
(4)綜上所述：該工件適合沖壓。
1.3 工藝方案的確定
方案1采用單工序模，結(jié)構(gòu)簡單，模具零件的制造質(zhì)量、裝配精度容易保證，模具使用壽命一般較長。缺點是需要制造多幅模具，制造成本較高，零件由多幅模具經(jīng)多次定位沖壓而成，累積誤差較大，較難滿足零件精度要求。在多幅模具上進行沖壓操作，勞動強度大，安全性較差，生產(chǎn)效率很低，很難滿足大批量自動化生產(chǎn)要求。
方案2設(shè)計1副多工位級進模進行零件沖壓加工。沖裁時，條料按固定的送料進距沿一定的方向送進，每沖壓一次在模具各工位上同時完成多個零件的沖孔、拉深、落料工序，每個零件經(jīng)過若干次沖壓后，得到1個完整的零件。操作簡單，勞動強度小，安全性得到保障，同時大大提高了生產(chǎn)效率。若再配以自動沖床和自動送料機構(gòu)，可實現(xiàn)大批量自動化生產(chǎn)。
通過對2個方案的綜合比較，方案2較為合理。多工位級進模相對于單工序模，結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，制造有一定難度，但綜合考慮模具制造成本，操作時勞動強度、安全性、零件的成型精度、生產(chǎn)效率和批量化生產(chǎn)等因素，多工位級進模優(yōu)勢明顯，故采用方案2.
第二章 排樣設(shè)計
2.1毛坯排樣設(shè)計
在進行多工位級進模設(shè)計時，首先要設(shè)計條料排樣圖，條料排樣圖的設(shè)計是多工位級進模設(shè)計時的重要依據(jù)。多工位級進模條料排樣圖設(shè)計的好壞，對模具設(shè)計的影響是很大的，排樣圖設(shè)計錯誤，會導(dǎo)致制造出來的模具無法沖制零件。條料排樣圖一旦確定，也就確定了被沖制零件各部分在模具中的沖制順序、模具的工位數(shù)、零件的排樣方式、模具步距的公稱尺寸、條料載體的設(shè)計形式等一系列問題。在本模具中，排樣設(shè)計總的原則是先進行沖切廢料，然后拉伸，最后切斷，并要考慮模具的強度、剛度，結(jié)構(gòu)的合理性。
毛坯在板料上可截取的方位很多，這也就決定了毛坯排樣方案的多樣性。典型毛坯排樣：單排、斜排、對排、無費料排樣、多排、混合排。
根據(jù)此次畢業(yè)設(shè)計的零件結(jié)構(gòu)特征，決定采用單排、中間載體。采用這種毛
坯排樣的模具結(jié)構(gòu)的相對簡單，模具制造較為方便。
1.條料搭邊值的確定
搭邊是指排樣時零件之間以及零件與條料側(cè)邊之間留下的剩料。其作用是使條料定位，保證零件的質(zhì)量和精度，補償定位誤差，確保沖出合格的零件，并使條料有一定的剛度，不拉伸，便于送進，并能使沖模的壽命得到提高。
為了節(jié)約材料，應(yīng)合理的選擇搭邊值。搭邊值過小，會使作用在凸模側(cè)表面上的發(fā)向應(yīng)力沿切口分布不均，降低沖裁質(zhì)量和模具壽命，故必須使搭邊的最小寬度大于沖裁時塑性變形區(qū)的寬度，一般可以取材料的厚度。若搭邊值小于材料的厚度，沖裁時搭邊可能被拉斷，有時還會被拉入到凸、凹模間隙中，使零件產(chǎn)生毛刺，甚至損壞模具刃口。
搭邊值的大小與材料的性能、零件的外形及尺寸、材料的厚度、送料及擋料的方式、卸料方式有關(guān)。硬材料的搭邊值可以小一些，軟材料和脆材料的搭邊值應(yīng)大一些。零件尺寸大或有尖突時，搭邊值應(yīng)大一些，厚材料的搭邊值取大一些。用手工送料、有側(cè)壓導(dǎo)向時搭邊值可小一些，彈性卸料比剛性卸料要小一些。
由參考文獻[1]表2-5得：
材料厚度為0.35mm時，條料長度小于10mm，搭邊可以取a=3mm，a1＝2.8mm。
2.條料的寬度
條料采用無側(cè)壓，由參考文獻[1]中公式2-24得
B=29mm
(式中的C由表2-8得=0.5)
2.2 沖切刃口外形設(shè)計
由于在毛坯排樣時，采用的先沖切廢料，然后再拉伸的沖壓工藝順序。在此次刃口設(shè)計中主要應(yīng)該考慮到以下幾點：
1．刃口分解與重組應(yīng)有利于簡化模具結(jié)構(gòu)，分解階段應(yīng)盡量少，重組后成形的凸模和凹模外形要簡單、規(guī)則，要有足夠的強度，要便與加工。因此將模具的刃口分為沖導(dǎo)正孔和工字型，異形沖孔和兩圓孔，異形沖孔，異形沖孔，落料沖孔。
2．刃口分解應(yīng)保證產(chǎn)品零件的形狀、尺寸、精度和使用要求。零件的精度為IT14級。
3．在刃口接頭方式上，成型側(cè)刃切口與異形槽采用對接可以避免毛刺的產(chǎn)生；分段搭接點應(yīng)盡量少，搭接點要避開產(chǎn)品薄弱部位和外形重要部位。
4．在沖中間孔之前，應(yīng)該將側(cè)邊的廢料先沖下，這樣可以保證中間孔的精度要求。
5．有公差要求的直邊和使用中有滑動配合的邊應(yīng)一次沖切，不宜分段。
6．復(fù)雜外形以及有窄槽或細長的部位最好分解，復(fù)雜內(nèi)形最好分解；
7．外輪廓各段毛刺方向有不同時應(yīng)分解。
2.3 工序排樣
在多工位級進模沖壓中，工序件在級進模內(nèi)隨著沖床一次就向前送一個步距，到達不同的工序。由于各工位的加工內(nèi)容互不相同，因此，在級進模設(shè)計中，要確定從毛坯板料到產(chǎn)品零件的轉(zhuǎn)化過程，既級進模各工位的所要進行的加工工序內(nèi)容，這一設(shè)計過程就是工序排樣。
1．工序排樣的總體設(shè)計：
在此次模具的工序排樣中考慮到工序應(yīng)盡量的分散，以提高模具壽命，簡化模具結(jié)構(gòu)，一共有12個工位。其中外形的沖切分為5個工位。
2．空工位的設(shè)置
空工位指工序經(jīng)過時，不作任何的沖切加工的工位。在級進模設(shè)置的空工位時為了提高模具的強度，保證模具的壽命和產(chǎn)品的質(zhì)量以及模具中特殊機構(gòu)的設(shè)置等，空工位的設(shè)置非常普遍。在該模具設(shè)計中，設(shè)置了一 個空工位，這樣是為了模具拉伸成型空間結(jié)構(gòu)可行性以及合理性。
3．載體的設(shè)置
級進模由多個工位組成，沖壓過程中各個工位的加工內(nèi)容不同，因此，把工序件從第一工位運送到最末工位是級進模的基本條件之一。載體要求必須由足夠的強度，能平穩(wěn)的將工序送進。一旦載體發(fā)生變形，條料的送進精度就無法保證，甚至阻礙條料送進或造成事故，損壞模具。按載體位置和數(shù)量一般可把載體分為邊料載體、雙側(cè)載體、中間載體和單側(cè)載體。在此次模具設(shè)計中采用單側(cè)載體。這主要是由于在零件的兩側(cè)都有拉伸成型工序，切形后坯料的一側(cè)已與條料分離，所以采用單側(cè)載體。
4．工序排樣
多工位級進模的工序排樣設(shè)計是多工位級進模設(shè)計的關(guān)鍵，是決定級進模優(yōu)劣的主要因素之一。根據(jù)該零件的要求以及上述工藝特點的分析,設(shè)計多工位連續(xù)工序排樣方案。排樣圖如圖2.5所示：
圖2.1 工序排樣圖
具體工位安排如下：
沖導(dǎo)正銷孔；沖側(cè)刃；第一次拉深；空工位；第二次拉深；空工位；沖異型空和小圓孔；落料；
第三章 工藝計算
3.1 沖壓工藝力的計算
工藝計算是選用壓力機、模具設(shè)計以及強度校核的重要依據(jù)。為了充分發(fā)揮壓力機的潛力，避免因超載而損壞壓力機，所以計算是非常必要的。
3.1.1沖裁力計算
沖裁力是沖裁過程中凸模對材料的壓力，它是隨凸模行程而變化的。通常說的沖裁力是指沖裁力的最大值。平刃沖模的沖裁力可按下式計算：
產(chǎn)品展開尺寸的計算：
πD2/4= A1+A2+A3
經(jīng)計算得： D = 40m=坯料尺寸
落料拉伸模
落料力:F落=L＋δb
=314.1×1×380
=119358N
=119.36KN
L—工件的周邊長度
t—板料厚度
δb—材料的強度極限
δb查表=294～432,取380
卸料力:F卸=K×F落
=0.075×119.358
=8.95KN
K值查表取0.075
拉伸力的計算
拉伸力 ：FL=πd1tσbκ1
式中，F(xiàn)L ——拉伸力；
d1——拉伸件直徑，根據(jù)料厚中線計算
t——材料厚度；
σb——材料抗拉強度。
κ1——系數(shù)
計算拉伸力：
FL=πd1tσbκ1 （查表τ=350MPa K取1.3）
=3.14 ×102×1×350/1000 KN
=112.10KN
二次拉深
FL=πd1tσbκ1 （查表τ=350MPa K取1.3）
=3.14 ×80×1×350/1000 KN
=87.92KN
總的沖壓力的計算
總力： F總= F拉伸＋F落＋F卸
=121.1＋119.36＋8.95
=249.41KN
3.1.2拉伸力的計算
當遇到工件板材厚度、材料強度、拉伸行程和拉伸變形程度等比較大的情況時，可能會發(fā)生拉伸設(shè)備的噸位和功率不足的問題，因此需要計算拉伸力以作為設(shè)計拉伸模和選擇拉伸設(shè)備的依據(jù)。拉伸力的大小不僅與毛坯的尺寸、材料的力學性能、晚期半徑等有關(guān)，而且和拉伸方式也有很大的關(guān)系，從理論上計算拉伸力比較繁雜，精確度亦不高，因此生產(chǎn)中常采用經(jīng)驗公式進行計算。此此畢業(yè)從使用出發(fā)，再此介紹較簡單的公式。
由參考文獻[3] 表3-3得：
拉伸力的計算
F=LtσbK+F壓=1.25LtσbK=9.23KN
3.1.3卸料、頂件力的計算
切邊力的計算
切邊： F切邊=Ltδb
=85×1×380
=32300N
沖孔力的計算
沖孔： F孔1=Ltδb
=95.83×1×380
=36415.4N
=36.42KN
F孔1=Ltδb
=37.68×1×380
=14318.4N
=14.32KN
F孔1=Ltδb
=18.84×1×380
=7159.2N
=7.16KN
卸料力的計算
卸料力 :F卸=K×F落
=0.075×32.3
=2.42KN
K值查表取0.075
推件力:F推=Nk2×F孔
=3×0.075×36.42
=8.16KN
:F推=Nk2×F孔
=1×0.075×14.32
=1.07KN
:F推=Nk2×F孔
=3×0.075×7.13
=1.61KN
總的沖壓力的計算
總沖裁力：F總= F孔＋F落＋F卸＋F推
=32.3＋36.42＋14.32＋7.16+2.42+8.13+1.07+1.61
=103.43KN
第四章 模具總體概要設(shè)計
4.1 模具概要設(shè)計
級進模是用多個零件按照一定關(guān)系裝配而成的有機整體，結(jié)構(gòu)是模具的“形”。模具的優(yōu)劣很大程度上體現(xiàn)在模具結(jié)構(gòu)上，因此級進模的結(jié)構(gòu)對模具的工作性能、加工性、成本、周期、壽命等起著決定性作用。
在此次模具的結(jié)構(gòu)設(shè)計大體可以分為兩步：第一步根據(jù)工序排樣的結(jié)果確定模具的基本結(jié)構(gòu)框架，確定組成級進模的主要結(jié)構(gòu)單元及形式，對模具制造和使用提出要求；第二步確定各結(jié)構(gòu)單元的組成零件及零件間的連接關(guān)系。結(jié)構(gòu)設(shè)計的結(jié)果是模具裝配圖和零件明細表。
在級進模結(jié)構(gòu)設(shè)計中概要設(shè)計是模具結(jié)構(gòu)設(shè)計的開始，它以工序排樣圖為基礎(chǔ)，根據(jù)產(chǎn)品零件要求，確定級進模的基本結(jié)構(gòu)框架。結(jié)構(gòu)概要設(shè)計包括：
（1）模具基本結(jié)構(gòu)：定位方式以及導(dǎo)向方式確定;卸料方式以及頂件方式確定；
（2）模具基本尺寸：模具工作空間尺寸、各個板的厚度、閉合高度。
（3）模架基本結(jié)構(gòu)：模架的類型;導(dǎo)柱與導(dǎo)套選配以及模柄類型的選擇。
（4）壓力機的選擇：壓力機的類型；壓力機規(guī)格。
4.2 模具零件結(jié)構(gòu)形式確定
本模具是一套12工位沖裁拉伸級進模如圖4.1。采用四導(dǎo)柱鋼模架，滾動導(dǎo)柱、導(dǎo)套機構(gòu)導(dǎo)向，彈性卸料板卸料，采用浮頂裝置頂料。
導(dǎo)正銷精定位，導(dǎo)正孔設(shè)在載體的兩側(cè)，完成零件的沖孔、切邊、拉伸和切斷落料，導(dǎo)正孔直徑取4mm。模具主要有上模座、凸模墊板（上墊板）、凸模固定板、卸料板、凹模板、凹模墊板（下墊板）、下模座。模具的閉合高度是200.35mm凸模固定板用于安裝所有沖孔凸模、異形孔凸模、拉伸凸模、拉伸凹模和最終的切斷凸模；凹模板用于容納所有沖孔和拉伸凹模、拉伸凸模。所有沖孔凸模、拉伸凸模。拉伸凹模和切斷凸模都采用單邊掛臺固定在卸料板上，裝配后磨平。
圖4.1 模具二維總裝圖
4.2.1 定位機構(gòu)
為限制被沖材料的進給步距和正確地將工件安放在沖模上完成下一步的沖壓工序，必須采用各種形式的定位裝置。用于沖模的定位零件有導(dǎo)料銷、導(dǎo)料板、擋料銷、定位板、導(dǎo)向銷、定距側(cè)刃和側(cè)壓裝置等。定位裝置應(yīng)避免油污、碎屑的干擾并且不與運動機構(gòu)干涉。定位精度要求較高時，要考慮粗精度和精精度兩套裝置，分步進行；坯料需要兩個以上工序的定位時，它們的定位應(yīng)該一致。
綜上所述：在此次模具設(shè)計中采用導(dǎo)正銷孔進行精確定位，導(dǎo)正孔直徑取4. mm；在第一工位時沖導(dǎo)正孔的凸模沖下。在第二工位時，當條料送進一段距離后（一個步距），，導(dǎo)正銷首先插入到導(dǎo)正孔中，糾正送料誤差，對條料進行精確定位。由于工件帶有拉伸和成形的形狀，在拉伸之后需將條料頂出凹模型孔，這里選用浮頂銷做導(dǎo)料兼頂料用，模具中設(shè)置雙側(cè)浮頂銷在工作的時候可以起到頂料的作用，將條料頂出繼續(xù)向前送料。
4.2.2 卸料機構(gòu)
卸料機構(gòu)的主要作用是把材料從凸模上卸下，有時也可作壓料板用以防止材料變形，并能幫助送料導(dǎo)向和保護凸模等。可分為固定剛性卸料板以及彈性卸料板。
在本次模具設(shè)計中采用卸料螺釘卸料。同時，在下模部分安裝有彈頂裝置，上模上行一段距離后，卸料板不再壓住條料時，頂件塊和浮頂裝置將條料頂出最大的成型距離。此時，條料完成了一個工位的成型，向前送進一個步距。
4.2.3 導(dǎo)向機構(gòu)
對生產(chǎn)批量大，要求模具壽命和制件精度較高的沖模。一般應(yīng)采用導(dǎo)向機構(gòu)來保證上、下模的精確導(dǎo)向。上、下模導(dǎo)向，在凸、凹模開始閉合前或壓料板接觸制件前就應(yīng)該充分的合上。導(dǎo)向機構(gòu)有導(dǎo)柱、導(dǎo)套機構(gòu)，側(cè)導(dǎo)板與導(dǎo)板機構(gòu)和導(dǎo)塊機構(gòu)。
在此副模具中由于零件的尺寸較小，對制件的精度要求較高。所以采用四角滾動導(dǎo)柱、導(dǎo)套配合，這樣的四導(dǎo)柱導(dǎo)向精度比較平穩(wěn)，精度較高。
第五章 模具詳細設(shè)計
5.1 工作零件
5.1.1 沖裁凸模
1.沖裁凸模結(jié)構(gòu)設(shè)計
凸模的高度根據(jù)凸模固定板、卸料板以及凸模在模具閉合狀態(tài)下進入凹模的深度和料厚來決定,由此可以計算得出沖裁凸模的長度。
在本模具中由于異形孔的形狀十分的復(fù)雜,所以凸模除了四個圓凸模外均作成臺階式凸模形式，裝配時要求端部回火，裝配以后磨平端面。
2.凸模的尺寸設(shè)計
刃口尺寸的計算：
凸、凹模刃口尺寸精度決定得合理與否，直接影響沖裁件的尺寸精度及合理的間隙值能否保證，也關(guān)系到模具加工的成本和壽命。因此，計算凸、凹模刃口尺寸是一項重要的工作。
計算沖裁件凸、凹模刃口尺寸的依據(jù)為：1.沖裁變形規(guī)律，即落料件尺寸與凹模刃口尺寸相同，沖孔尺寸與凸模尺寸相同；2零件的尺寸精度；3合理的間隙；4磨損規(guī)律；5沖模的加工制造方法。
因而在計算刃口尺寸時應(yīng)按下述原則進行：
a）落料件的尺寸取決于凹模尺寸，沖孔件的尺寸取決于凸模尺寸；
b）考慮到?jīng)_裁時凸、凹模的磨損，在設(shè)計刃口尺寸時，對基準件刃口尺寸在磨損后增大的，其刃口的公稱尺寸應(yīng)取工件公差范圍內(nèi)較小的數(shù)值。對基準件刃口尺寸在磨損后減小的，其刃口尺寸應(yīng)取工件尺寸公差范圍內(nèi)較大的數(shù)值；
c）一般模具制造精度比工件精度高3～4級。
d）對于級進模的工藝尺寸不必計算其刃口尺寸。
制造沖模的關(guān)鍵主要是控制凸、凹模刃口尺寸及其間隙的合理。由于模具的加工方法的不同，凸、凹模刃口尺寸的計算公式和公差的標注也不同。凸、凹模刃口的計算方法基本上可分為兩種。
（1）凸模和凹模分別加工
凸模與凹模分別加工這種加工方法適用圓形或簡單規(guī)則的沖裁件。
采用分別加工法，凸、凹模具有互換性，在精度要求高的行業(yè)，一般采用這種方法加工，而且它的制造周期短。但為了保證合理間隙，就需要采用小的模具制造公差，使模具制造困難、成本較高。
（2）凸模與凹模配合加工
對于形狀復(fù)雜或薄料的沖裁件的沖裁，為了保證凸、凹模之間一定的間隙值，一般采用配合加工。此方法是先加工好其中的一件作為基準件，然后以此基準件為標準加工另一件，使它們之間保持一定的間隙。這種加工方法的特點是：
1）模具間隙是在配制中保證的，所以加工基準件時可以適當?shù)姆艑捁?，使其加工容易?
2）尺寸標注簡單，只需要在基準件上標注尺寸和公差，配制件僅標注基本尺寸并注明配作所留的間隙值。
沖孔凸模和落料凹模尺寸按下列公式計算：
沖孔時 dp=(dmin+XΔ)- δp (6-2)
落料時 Dp=(Dmax-XΔ -Zmin)- δp (6-3)
孔心距 Lp=L±δp’ (6-4)
式中 Dp dp——分別為落料和沖孔凸模的刃口尺寸（mm）；
Dmax ——為落料件的最大極限尺寸（mm）；
dmin——為沖孔件的最小極限尺寸（mm）；
Δ——工件公差；
Δp——凸模制造公差，通常取δp=Δ/4；
δp’——刃口中心距對稱偏差，通常取δp’=Δ/8；
Lp——凸模中心距尺寸（mm）；
L——沖件中心距基本尺寸（mm）；
Zmin——最小沖裁間隙（mm）；
落料凸模尺寸： Aj1=(Amax-XΔ)+ Δ
=（19.92-0.75*0.4）+0.0080
=19.890.0080 mm
落料凹模尺寸 Dp=（Dd-Zmin）0-0.008=（19.03+0.02）0.008=1700-0.008 mm
校核：δd+δp≤Zmax-Zmin 0.016≤0.04 滿足間隙公差
沖中心孔凸凹模尺寸 dp﹦(dmin﹢0.75△)0-δp=（3.8-0.7X0.4）0-0.008
=3.770-0.008 mm
dd﹦(dmin﹢0.75△﹢Z)+0δd
﹦（3.77+0.0280
﹦3.79+0.0080 mm
校核：δd+δp≤Zmax-Zmin 0.016≤0.04 滿足間隙公差
5.1.2 拉深模工作部分的尺寸計算
拉深模工作部分尺寸主要指凹模圓角半徑、凸模圓角半徑與凹模的深度。
（1）、凸、凹模圓角半徑
凸模圓角半徑應(yīng)等于拉深件內(nèi)側(cè)的圓角半徑r，但不能小于材料允許的最小拉深半徑。如果拉深件的，拉深件應(yīng)取，隨后再增加一次校正工序，校正模便可取。凹模圓角半徑不宜過小，以免拉深時擦傷材料表面，或出現(xiàn)壓橫，或使拉深力增加，模具壽命降低。同時凹模兩邊的圓角半徑應(yīng)一致，用以防止拉深時板料的偏移。通?？筛鶕?jù)板料的厚度t選取，因為本零件的材料為08鋼，厚度t=1,所以凸模的圓角半徑r凸n-1﹦(dn-1-dn-2t)/2
=10mm
在最后一次拉深工序中凸模圓角半徑應(yīng)與工件的圓角半徑相等，但對于厚度＜6mm的材料其數(shù)值不得小于（2~3）t，公式所以按照公式r凸n-1﹦(dn-1-dn-2t)/2得最后一次拉深的凸模圓角半徑為3mm
（2）、采用壓邊圈的校核
在拉深過程中，凸緣變形區(qū)是否起皺主要取決于材料相對厚度t/D和拉深系數(shù)m的大小。如果材料相對厚度較小，拉深系數(shù)也較小，凸緣便會起皺，必須用壓邊圈壓住，因此：
第一次拉深：t/D ×100﹦0.58 m1小于0.6 需要壓邊圈
第二次拉深：t/d1 ×100﹦1.25 m2﹦0.8 需要壓邊圈
（3）、凸、凹模尺寸
D凹=（15.3-.75*0.35）+0.080﹦15.04+0.080 mm
d凸=（102-0.75.0.35-0.7-0.05﹦14.340-0.05 mm
彈性元件計算
彈性元件選用聚氨酯橡膠
自由高度：H=h工件行程/?i－?y
=（18）/（35﹪～45﹪）－（10﹪～15﹪）
=60～90
取H=80
查表：?i=35﹪～45﹪；?y=10﹪～15﹪；q =0.26
hm =產(chǎn)品拉身高度；hm =30
5.1.3 拉深凸、凹模
1.凸模的設(shè)計
材料：SKD11
硬度：55～60HRC
形狀結(jié)構(gòu)： （如圖5.1.1和圖5.1.2）
圖5.1.1首次拉伸凸模
圖5.1.2 二次拉深凸模
2凹模的設(shè)計：
在本模具中，凹模采用鑲拼式，且有小倒角過渡，這樣加工方便，無需將所有面的加工達成一致精度。凹模外形有圓形，異形，均用小臺階固定，外形和內(nèi)形孔相對位置要求較嚴。由于幾個沖裁工序中沖裁形狀均較復(fù)雜，故都采用直刃口，孔口尺寸不隨刃磨而增大，但推件力大。
3．凹模的固定方式
凸模通過緊固螺釘和下墊板、下模座緊固，通過銷釘和下墊板、下模座定位。
4．凹模材料的選用及技術(shù)要求
凹模選用Cr12MoV，熱處理后硬度達到58～62HRC。
材料：Cr12Mov
硬度：55～60HRC
形狀結(jié)構(gòu)： （如圖5.1.13和圖5.1.4）
圖5.1.3 首次拉深凹模
圖5.1.4 二次拉深凹模
5.2 定位零件
5.2.1 導(dǎo)向零件
采用浮頂塊料和導(dǎo)料作用，帶料經(jīng)過沖裁、拉伸等變形后，在條料厚度方向上會有不同高度的拉伸和突起，為了順利送進帶料，必須將已被成型的帶料頂起，使突起和拉伸的部位離開凹?？卓诓⒙愿哂诎寄９ぷ鞅砻?，這種使帶料頂起的特殊結(jié)構(gòu)叫浮頂器。浮頂銷結(jié)構(gòu)如圖所示：
5.2.2 擋料零件
導(dǎo)正銷
導(dǎo)正銷又稱為導(dǎo)頭，其以尖圓頭一端先進入零件預(yù)先沖出的定位孔中，以輔正送料中的誤差，起到精確定位的作用，導(dǎo)正銷主要用于連續(xù)模中，消除側(cè)刃及擋料銷的定位誤差，以獲得較精確的工件。在本副模具中采用了1對直徑是4. mm的導(dǎo)正銷，其導(dǎo)正孔在條料上的第一個工位沖切出來，導(dǎo)正是在第二個工位上。
5.3 頂件零件
5.3.1 卸料零件
在本副模具中，采用彈性卸料板，將卸料板做成一整塊，卸料板上開有8個固定螺釘用的螺紋孔和8個彈簧固定孔，以及與凸模有H7/f6配合的所有凸?？缀屠炷？?。在以后的每個工序中，整體卸料板在沖裁、拉伸完成之后，在彈簧力的作用下，將零件半成品從凸模上推出，起到了卸料作用。用螺釘緊固連接、套管定距、墊圈定位的結(jié)構(gòu)一起來起到卸料螺釘?shù)淖饔?，但同時，此結(jié)構(gòu)比單純的卸料螺釘更優(yōu)化，這個結(jié)構(gòu)的定位作用，使得卸料板更加平穩(wěn)，從而對凸模的導(dǎo)向作用更精確可靠。如圖5.13所示：
圖5.3.1 卸料板連接結(jié)構(gòu)
5.4 輔助裝置
（1）模架是用來保證凸模與凹模的相對位置，對模具進行導(dǎo)向，并且要有足夠的強度和剛度。本次設(shè)計采用四導(dǎo)柱滾動模架。
在一般情況下，通常采用滑動導(dǎo)向模架，就可滿足要求。在級進模中，如果沒有合適的模架選用，可以參考標準件自行制造一四導(dǎo)柱滾動導(dǎo)向模架，模座用HT200鑄造；導(dǎo)柱、導(dǎo)套則選用標準件；在單工序模中,采用標準件。
導(dǎo)柱：D32×160 材料20鋼
導(dǎo)套：D46×100 材料20鋼
（2）模具各零部件都是用螺釘和銷釘緊固在一起的。螺釘用以固定，銷釘用以定位。在高速連續(xù)沖壓下，所有零部件的裝配必須牢固可靠。螺釘必須能夠承受沖擊振動的最大拉、壓負荷和各種扭矩。
緊固常用內(nèi)六角螺釘（GB70—85），螺釘擰入模體的深度不要太深，銷釘常用圓柱銷（GB119—86），其直徑與螺釘直徑相近，每個模具上只需兩個銷釘，其長度不要太長。
（3)墊板主要是防止凹模在沖壓過程中，由于沖壓力集中而把模座的接觸面壓壞。在高速沖壓時，最容易損傷凹模，所以在本次模具設(shè)計中，固定板與模座之間增設(shè)了墊板，采用45鋼制造，成一整體，淬火熱處理后硬度43-48HRC，且兩平面光滑。
墊板的另一個功用是安裝傳動結(jié)構(gòu)零件，它主要是起支撐這段空間。在多工位級進模中這樣的墊板也是常用到的，單工序模中其高度一般為4-12mm，級進模中視實際應(yīng)具體而定。
(4)模具中的固定板，有稱安裝板，它的主要任務(wù)是對凸模固定，并通過它安裝在模座上。在兩副模具中，凸模固定板采用整體式結(jié)構(gòu)，安裝大多數(shù)的凸模，凹模固定板亦采用整體結(jié)構(gòu)。固定板由慢走絲線切割加工，制造比較簡單，容易達到精度要求。固定板為了使安裝之零件能正常穩(wěn)定工作，就要求有足夠的強度和剛度即可，參照經(jīng)濟性，選用45鋼制造，無熱處理要求。
第六章 級進模壓力機的選用
6.1 壓力機選擇
沖壓設(shè)備選用是沖壓工藝設(shè)計過程中的一項重要的內(nèi)容。它直接關(guān)系到設(shè)備的合理使用、安全、產(chǎn)品質(zhì)量、模具壽命、生產(chǎn)效率和成本等一系列的重要問題。
首先，應(yīng)根據(jù)所要完成的工藝性質(zhì)，批量大小，工作地幾何尺寸和精度等選定壓力機類型。沖壓生產(chǎn)中常用的是曲柄壓力機和液壓機。它們在性能方面的比較見文獻1表9-10.
對于中小型沖裁件、拉伸件或者淺拉深件多用具有C形床身的開式曲柄壓力機。雖然開式壓力機的剛度差，并且由于床身的變形而破壞了沖模的間隙分布，降低了沖模的壽命和沖裁件的質(zhì)量。但是，它卻具有操作空間三面敞開，操作方便，容易安裝機械化得附屬設(shè)備和成本低廉等優(yōu)點，目前依舊是中小件生產(chǎn)地主要設(shè)備。
在大中型和精度要求較高的沖壓件生產(chǎn)中，多采用閉式機身的曲柄壓力機。這類壓力機兩側(cè)封閉，剛度較好精度較高，但是操作不如開式方便。對于大型、較復(fù)雜的拉深件多采用閉式雙動拉深壓力機。它有二個滑塊，拉深用的內(nèi)滑塊和壓邊用的外滑塊，外滑塊通常有四個加力點，調(diào)整作用于坯料周邊的壓邊力。模具結(jié)構(gòu)簡單，壓邊可靠易調(diào)。特別適于大量生產(chǎn)。
對于形狀復(fù)雜零件的大量生產(chǎn)，應(yīng)優(yōu)先考慮選用多工位自動壓力機。一臺多工位自動壓力機能夠代替多臺單工位壓力機，并且消除了工序間半成品的對方和運輸問題。而對落料、沖孔件的大量生產(chǎn),則應(yīng)選用效率高、精度高的自動高速壓力機。
在小批生產(chǎn)中尤其是大型厚板沖壓件的生產(chǎn)，多采用液壓機。它不會因為板材的厚度超差而過載，特別對于施力行程較大的加工，具有明顯的優(yōu)點。多用于拉伸、拉深、成型、校正等成形工序。
因為這副級進模的長度為550mm,寬度為400mm，初選擇400KN的開式壓力機J，其技術(shù)參數(shù)如下:
公稱壓力：80KN
公稱力行程：7mm
滑塊行程：100mm
行程次數(shù)：80spm
最大裝模高度：400mm
裝模高度調(diào)節(jié)量：80mm
工作臺尺寸：前后420mm、左右630mm
主要參數(shù)均符合條件，因此最終選用400KN開式壓力機。
第七章 安裝與配合
7.1凸、凹模的安裝
本模具中的凹、凸模外行大多是異形，且均做成一整體，精度較高，都以相同配合安裝于固定板上。為了使條料在成形時始終保持在同一水平面上，凸、凹模的安裝位置確定一定要慎重。在多工位級進模設(shè)計時，一定要注意整體的變形協(xié)調(diào)性，使坯料在下行時保持平整。
1. 凸模和凹模的裝配間隙
為了提高模具使用壽命,合理調(diào)整零件配合關(guān)系。根據(jù)精密多工位級進模的特征表明,主要工作零件之間配合關(guān)系的合理選擇十分重要。在
本模具中，絕大多數(shù)凸模和凹模采用臺階形式固定，若按一般模具設(shè)計,凸模與其固定板可采用過渡配合。但如果這樣，當上下模刃口之間的間隙不均勻時,勢必凸模受到拉伸力矩的作用，若在這種拉伸力矩作用下工作,凸模極易折斷。因此,本設(shè)計中圓形凸模、異形凸模與凸模固定板之間采用H7/m6配合,最好能加工成零間隙的配合狀態(tài),而不希望有過盈配合，這樣可避免承受拉伸力矩,保證凸模的使用壽命。
2. 卸料板與凸模的裝配間隙
對于切口時所用的保護凸模和凸模導(dǎo)向的卸料板,它與凸模之間的配合,查表可知應(yīng)采用單邊0.025mm，并使凸模工作過程中不離開卸料板,運動自如,使之工作壽命提高。其余各工序中所用的整體卸料板采用也采用極小間隙，保證卸料板的運動精準。
7.2 卸料裝置
在級進模中，彈壓卸料板設(shè)計成整體，沖壓工作時，可同時下行。卸料板不僅有卸料作用，對凸模還起保護作用，保證沖壓、拉深平穩(wěn)，對于改善零件質(zhì)量有一定的效果。
⑴卸料板各工作形孔應(yīng)當與凸模同心。這種要求要從模具設(shè)計及工藝上加以保證。另外，卸料板的各形孔與對應(yīng)凸模的配合間隙采用極小間隙，這樣才能起到對凸模的導(dǎo)向和保護作用，而且間隙愈小，導(dǎo)向效果愈高，模具的壽命也就愈高，然而制造的難度就愈大。
(2) 為了保持卸料力平衡，兼之考慮板上其他固定零件的分布，卸料螺釘盡量布置在全部工作形孔的外圍，設(shè)置了4個卸料彈簧，彈力稍大，起到較好的卸料作用。
7.3裝配采用H7/m6的部分
1、凸模與固定板之間的配合；
2、凹模與固定板之間的配合；
結(jié) 論
通過這次畢業(yè)設(shè)計，不但使我對模具知識有了新的認識而且提高了獨立思考分析以及解決問題的能力，在設(shè)計的整個過程中，能夠進一步將所學的設(shè)計軟件熟練運用，對以往學過的理論基礎(chǔ)知識進行復(fù)習和運用，溫故而知新，對專業(yè)知識做到更進一步的掌握，通過這次畢業(yè)設(shè)計，使我熟練的掌握了CAD的運用，為以后的工作打下了扎實的基礎(chǔ)。
這次畢業(yè)設(shè)計設(shè)計有點難度，但是通過我查找相關(guān)的資料和通過老師和同學的指導(dǎo)，最終還是完成了這次設(shè)計，這次設(shè)計有12道工序，包括沖裁，拉伸，落料，設(shè)計有點難度。王老師每個星期都會來幫我們看看設(shè)計問題，結(jié)構(gòu)上有錯誤就會立即指導(dǎo)我們糾正，使我能順利的設(shè)計。在此設(shè)計中難免還有好多錯誤，懇請老師能夠諒解和糾正